(57)【要約】  基板の粗面化方法は、複数の矩形開口が予め形成されているマスク板を基板の被加工面側に配置する配置工程と、砥粒を前記マスク板越しに前記被加工面へ噴射するブラスト工程とを含む。
2011145479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の矩形開口が予め形成されているマスク板を基板の被加工面側に配置する配置工程と、
砥粒を前記マスク板越しに前記被加工面へ噴射するブラスト工程と、
を含むことを特徴とする基板の粗面化方法。
【請求項２】
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に沿うように前記基板を前記マスク板に対して相対的に移動させながら、前記砥粒を前記マスク板越しに前記被加工面へ噴射する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項３】
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に対応する方向へストライプ状に延びた溝を前記被加工面に形成する
ことを特徴とする請求項２に記載の基板の粗面化方法。
【請求項４】
前記マスク板では、前記複数の矩形開口が、少なくとも前記矩形開口の長手方向と交差する方向に配列されており、
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に対応する方向へストライプ状にそれぞれ延びているとともに互いに並んだ複数の溝を前記被加工面に形成する
ことを特徴とする請求項２に記載の基板の粗面化方法。
【請求項５】
前記配置工程では、前記矩形開口の一部を遮蔽するマスク部材と、前記基板との間に前記マスク板が位置するように、前記マスク部材をさらに配置し、
前記ブラスト工程では、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面へ噴射する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項６】
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に沿うように前記基板を前記マスク板に対して相対的に移動させるとともに、前記基板を前記マスク部材に対して相対的に静止させながら、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面へ噴射する
ことを特徴とする請求項５に記載の基板の粗面化方法。
【請求項７】
前記配置工程では、前記マスク板と前記基板との間に、前記矩形開口の一部を遮蔽するマスク部材をさらに配置し、
前記ブラスト工程では、前記砥粒を前記マスク板及び前記マスク部材を介して前記被加工面へ噴射する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項８】
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に沿うように前記基板を前記マスク板に対して相対的に移動させるとともに、前記基板を前記マスク部材に対して相対的に静止させながら、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面へ噴射する
ことを特徴とする請求項７に記載の基板の粗面化方法。
【請求項９】
前記ブラスト工程を経た前記被加工面に対してエッチング処理を施すエッチング工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項１０】
少なくとも前記ブラスト工程の前に、前記被加工面に耐エッチング膜を形成する形成工程をさらに含み、
前記ブラスト工程では、前記複数の矩形開口に対応した複数の開口を前記耐エッチング膜に形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項１１】
前記マスク板では、前記複数の矩形開口が、少なくとも前記矩形開口の長手方向と交差する方向に配列されており、
前記ブラスト工程では、前記耐エッチング膜における、前記矩形開口の長手方向に対応する方向へストライプ状にそれぞれ延びているとともに互いに並んだ複数の被加工領域のそれぞれに、前記複数の開口を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載の基板の粗面化方法。
【請求項１２】
前記配置工程では、前記矩形開口の一部を遮蔽するマスク部材と、前記基板との間に前記マスク板が位置するように、前記マスク部材をさらに配置し、
前記ブラスト工程では、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面上の前記耐エッチング膜へ噴射する
ことを特徴とする請求項１１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項１３】
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に沿うように前記基板を前記マスク板に対して相対的に移動させるとともに、前記基板を前記マスク部材に対して相対的に静止させながら、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面上の前記耐エッチング膜へ噴射する
ことを特徴とする請求項１２に記載の基板の粗面化方法。
【請求項１４】
前記配置工程では、前記マスク板と前記基板との間に、前記矩形開口の一部を遮蔽するマスク部材をさらに配置し、
前記ブラスト工程では、前記砥粒を前記マスク板及び前記マスク部材を介して前記被加工面上の前記耐エッチング膜へ噴射する
ことを特徴とする請求項１１に記載の基板の粗面化方法。
【請求項１５】
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に沿うように前記基板を前記マスク板に対して相対的に移動させるとともに、前記基板を前記マスク部材に対して相対的に静止させながら、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面上の前記耐エッチング膜へ噴射する
ことを特徴とする請求項１４に記載の基板の粗面化方法。
【請求項１６】
前記複数の開口が形成された前記耐エッチング膜をマスクとして、前記被加工面に対してエッチング処理を施す第２のエッチング工程と、
前記第２のエッチング工程の後に、前記被加工面から前記耐エッチング膜を除去する除去工程と、
をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１０に記載の基板の粗面化方法。
【請求項１７】
基板の被加工面に第１の不純物拡散領域を形成する第１の拡散工程と、
前記被加工面に複数の凹部を形成するように、前記基板に対して請求項１に記載の基板の粗面化方法を施す粗面化工程と、
前記被加工面における前記複数の凹部の形成されていない平坦部に前記第１の不純物拡散領域を残すように、前記複数の凹部に前記第１の不純物拡散領域より不純物濃度の低い第２の不純物拡散領域を形成する第２の拡散工程と、
前記被加工面における前記平坦部に電極を形成する電極形成工程と、
を含むことを特徴とする光起電力装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の粗面化方法、及び光起電力装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池等の光電変換装置の性能向上には、太陽光を効率よく基板内部に取り込むことが大切である。そのため、光入射側の基板表面にテクスチャ加工を施して、表面における凸部の斜面で反射した光を他の凸部の斜面に入射させることで、より多くの太陽光を基板内部に取込んで、光電変換効率の向上を図っている。ここでテクスチャ加工とは、基板表面に意図的に数十ｎｍ〜数十μｍの寸法のテクスチャ（微細凹凸）を形成する加工のことである。【０００３】
テクスチャ加工の方法としては、基板が単結晶基板の場合、エッチング速度に結晶方位依存性を持つアルカリ水溶液（水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等）を利用した異方性エッチング処理が広く用いられる。すなわち、平坦な（１００）面が露出したシリコン基板の表面に適切な添加剤の存在下で異方性エッチング処理を行うと、（１１１）面が露出したピラミッド状のテクスチャ（微細凹凸）がシリコン基板の表面に形成される。【０００４】
このとき、ピラミッドの頂上部にはわずかながら（１１１）面とは異なる結晶面が露出しており、頂上からピラミッド形状を崩すエッチングも同時に進行している。このようにピラミッドを形成する作用と崩す作用との平衡状態を維持しながらシリコン基板の全面にピラミッド形状を形成するためには３０分程度の長いエッチング時間が必要である。【０００５】
エッチング時間を短縮するため、異方性エッチングに頼らず、シリコン基板の全面にテクスチャ構造を形成する方法が提案されている。そのような１つの方法は、レーザーにより基板表面に溝加工を施す方法である。この方法は、微小直径のレーザー光線を基板面上で掃引させて全面加工する必要があるため、加工時間が非常に長く実用的でない。他の方法は、切削刃等により機械的に基板表面に溝加工を施す方法である。この方法は、１ｍｍ以下の微細加工には不向きであり、特に基板厚が数百μｍ程度の太陽電池基板に対して実施すると基板強度を著しく低下させる。さらに他の方法は、エアーブラスト加工を応用した方法である。【０００６】
特許文献１には、多結晶のシリコン基板の表面に感光性樹脂をコーティングしエッチングして開口することで保護マスクを形成し、保護マスクの開口を通じて第１砥粒をシリコン基板の表面に噴射し、第１砥粒より粒度の細かい第２砥粒をシリコン基板の表面に噴射して保護マスクを除去することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、シリコン基板の表面に多数の逆ピラミッド状の凹部を低反射形状として形成することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４３６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された技術では、１枚のシリコン基板の表面を加工するために、シリコン基板の表面に感光性樹脂をパターニングして保護マスクを形成する必要があり、さらに、異なる粒度の砥粒を用いた２回のブラスト加工が必要になる。これにより、シリコン基板の表面（被加工面）を加工するための処理が全体として複雑になる。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の被加工面を加工するための処理を簡略化できる基板の粗面化方法及び光起電力装置の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる基板の粗面化方法は、複数の矩形開口が予め形成されているマスク板を基板の被加工面側に配置する配置工程と、砥粒を前記マスク板越しに前記被加工面へ噴射するブラスト工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の開口が予め形成されているマスク板越しにブラスト加工を実施する。これにより、基板の被加工面に保護マスクを形成することなく、テクスチャ（微細凹凸）を形成するためのブラスト加工を基板の被加工面に施すことができる。また、ブラスト加工後に保護マスクを除去する必要もない。すなわち、基板の被加工面を加工するための処理を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法を示す図である。
【図２】図２は、ブラスト加工される領域と開口との位置関係を説明する図である。
【図３】図３は、ブラスト加工装置を説明する図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法により作製した光起電力装置の性能評価した結果を示す表（表１）である。
【図５】図５は、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法により作製した光起電力装置の性能評価した結果を示す表（表２）である。
【図６】図６は、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法の工程を説明する図である。
【図７】図７は、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法により作製した光起電力装置の性能評価した結果を示す表（表３）である。
【図８】図８は、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法により作製した光起電力装置の性能評価した結果を示す表（表４）である。
【図９】図９は、光起電力装置を説明する図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３にかかる基板の粗面化方法に用いる耐ブラストマスクとバス電極用耐ブラストマスクとの位置関係を説明する図である。
【図１１】図１１は、実施の形態３にかかる基板の粗面化方法で形成したブラスト加工領域および未加工領域を説明する図である。
【図１２】図１２は、バス電極用耐ブラストマスクの形状を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる基板の粗面化方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
以下では、一例として単結晶シリコン基板の粗面化について説明する。また、基板の用途として、単結晶シリコン太陽電池を製造するために用いるものとして説明する。
【００１５】
実施の形態１．
実施の形態１にかかる基板の粗面化方法について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法を説明するための工程断面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示す工程（配置工程）では、基板１を準備する。基板１は、例えば、単結晶シリコンで形成されている。例えば、基板１は、単結晶シリコンインゴットからマルチワイヤーソーでスライスした後に、酸またはアルカリ溶液を用いたウェットエッチングでスライス時のダメージを除去したものである。ダメージ除去後の基板１の厚みは例えば２００μｍ、基板１の寸法は例えば１５６ｍｍ×１５６ｍｍである。
【００１７】
そして、耐ブラストマスク（マスク板）２を基板１の被加工面１ａ側に配置する。耐ブラストマスク２では、例えば２次元的に配列されている複数の開口（複数の矩形開口）５が予め形成されている（図２参照）。耐ブラストマスク２は、例えば、板厚１００μｍのステンレスの板材をエッチング加工にて所定寸法の開口５を形成したものの表面に樹脂コーティングを施したものを使用する。樹脂コーティングの目的は、耐ブラストマスク２の表面に弾性を付与し、砥粒衝突による板材の磨耗を抑制することである。開口５の寸法・形状等については後述する。
【００１８】
図１（ｂ）に示す工程（ブラスト工程）では、耐ブラストマスク２を介して、基板１を移動させながらブラスト加工する。すなわち、基板１を耐ブラストマスク２に対して相対的に移動させながら、砥粒６を耐ブラストマスク２越しに被加工面１ａへ噴射する。これにより、基板１の表面に複数の溝３を形成する。砥粒６としては、例えば、１２００番のアルミナ砥粒を使用する。我々の試験では、基板１の微小クラックを最小限に抑制しつつ基板１の被加工面１ａに溝加工を施すのに適した砥粒６がアルミナ砥粒であることが明らかとなった。なお、所望の溝加工が可能であれば他の砥粒を用いてもかまわない。
【００１９】
ここで、図２を用いてブラスト加工される領域ＦＲと耐ブラストマスク２の開口５との位置関係を説明する。図２は、耐ブラストマスク２が基板１の被加工面１ａ側に配置された状態で基板１を被加工面１ａ側から見た場合の図である。
【００２０】
仮に、それぞれストライプ状である複数の溝４を被加工面１ａに形成するために、開口５の形状を、基板１の一端から他端まで延長されたストライプ形状とした場合を考える。この場合、開口５の長手方向の幅が非常に長いものとなり、ブラスト加工時に耐ブラストマスク２に振動が発生し、被加工面１ａに正常なブラスト加工形状を形成できない。
【００２１】
それに対して、実施の形態１では、図２に示すように、長方形の開口５を例えば２次元的に複数並べた耐ブラストマスク２を使用する。耐ブラストマスク２では、例えば、短手方向の開口幅５ｂを１００μｍ、短手方向の開口ピッチ５ａを２００μｍ、長手方向の開口幅５ｄを３００μｍ、長手方向の開口ピッチ５ｃを４００μｍとする。そして、基板１を開口５の長手方向に沿って（例えば平行な方向７へ）移動させながらブラスト加工を実施する。これにより、ブラスト加工による、基板１の一端から他端までそれぞれ延びた溝４を有する被加工領域ＦＲを得ることができる。なお、ここでは基板１を移動させる方法を採ったが、基板１を固定とし、耐ブラストマスク２と砥粒噴射ノズル１０８（図３参照）とを一体として移動させても良い。あるいは、基板１と耐ブラストマスク２との両方を移動させても良い。
【００２２】
また、ブラスト加工に使用するブラスト加工装置１００について図３を用いて説明する。ブラスト加工装置１００は、砥粒噴射ノズル１０８から圧縮空気ボンベ１０９により供給される圧縮空気を噴出しながら、同時に砥粒タンク１１０から供給される砥粒を噴出し、噴出された砥粒１１１を被加工面１ａへ衝突させることで被加工面１ａを切削加工するものである。
【００２３】
なお、図３では特に示さないが、基板１を平行移動させることで砥粒を被加工面１ａ内全面に作用させることができ、被加工面１ａの全面を均一に切削加工することができる。また、図３では、圧縮空気によって砥粒を直接噴出したが、砥粒が混合された液体を圧縮空気によって噴出する方法、砥粒が混合された液体に直接圧力をかけて噴出する方法を採ってもよい。
【００２４】
図１（ｃ）に示す工程（エッチング工程）では、ブラスト工程を経た基板１の被加工面１ａにエッチング処理を施す。これにより、ブラスト加工時に基板１内の被加工面１ａ近傍に発生する微小クラックなどの損傷を除去することができるとともに、基板１の被加工面１ａに複数の溝８をテクスチャ（微細凹凸）として形成することができる。エッチング処理は、例えば、１％の水酸化ナトリウム水溶液を８０℃として１ｍｉｎ処理した。なお、他の薬液を用いても良いし、反応性イオンエッチング、ガスエッチング等のドライエッチングを使用しても良い。
【００２５】
以下に、上述した基板の粗面化方法を用いて、光起電力装置を製造するための工程を簡単に説明する。なおここで説明する工程は、一般的な単結晶シリコン基板を用いた光起電力装置の製造工程と同様であるため、特に図示しない。
【００２６】
図１（ｃ）に示す工程の処理が完了した（例えば単結晶シリコンの）基板１を拡散炉へ投入し、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）蒸気の存在下で加熱し、リンガラスを形成する。これにより、基板１中にリンを拡散させＮ層を形成する。拡散温度は例えば８４０℃とした。
【００２７】
次に、フッ酸溶液中でリンガラス層を除去した後、反射防止膜としてプラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を形成する。膜厚および屈折率は光反射を最も抑制する値に設定する。なお、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。またスパッタ法など異なる成膜方法により形成しても良い。
【００２８】
次に、上部電極として銀の混入したペーストを櫛形にスクリーン印刷にて形成し、裏面電極としてアルミニウムの混入したペーストを全面にスクリーン印刷にて形成する。その後、焼成処理を実施する。焼成は、例えば大気雰囲気中で７６０℃で実施した。このようにして光起電力装置が作製される。
【００２９】
上記工程を経て作製した光起電力装置の性能評価した結果に関して述べる。まず粗面化を実施した時点での反射特性を分光光度計で評価した。そのうち波長６２８ｎｍにおける反射率を図４の表１に示す。単結晶シリコンの基板に対してアルカリ水溶液でテクスチャ（微細凹凸）を形成した場合の比較例では反射率が３０％であるのに対して、実施の形態１にかかる基板の粗面化方法を施した基板１では反射率が１５％にまで抑制できており、良好な反射率抑制効果を発揮していることがわかった。
【００３０】
次に、作製した１５６ｍｍ□の光起電力装置の発電特性を評価した結果を図５の表２に示す。実施の形態１にかかる基板の粗面化方法を施した基板１を適用した光起電力装置では、比較例に比べて、表面反射損失の抑制が奏功して、短絡電流密度が大幅に増大し、変換効率の向上に寄与することがわかった。
【００３１】
ここで、仮に、耐ブラストマスク２を用いずに、基板１の被加工面１ａに感光性樹脂をコーティングしエッチングして開口することで保護マスクを形成する場合について考える。この場合、保護マスクの開口を通じて第１砥粒を基板１の被加工面１ａに噴射し、その後、第１砥粒より粒度の細かい第２砥粒を基板１の被加工面１ａに噴射して保護マスクを除去することになる。すなわち、１枚の基板１の被加工面１ａを加工するために、基板１の被加工面１ａに感光性樹脂をパターニングして保護マスクを形成する必要があり、さらに、異なる粒度の砥粒を用いた２回のブラスト加工が必要になる。これにより、基板１の被加工面１ａを加工するための処理が全体として複雑になる。
【００３２】
それに対して、実施の形態１では、複数の開口５が予め形成された板材である耐ブラストマスク２越しにブラスト加工を実施する。これにより、基板１の被加工面１ａに保護マスクを形成することなく、テクスチャ（微細凹凸）を形成するためのブラスト加工を基板１の被加工面１ａに施すことができる。また、ブラスト加工後に保護マスクを除去する必要もない。すなわち、実施の形態１によれば、基板１の被加工面１ａを加工するための処理を簡略化できる。
【００３３】
また、複数の基板１のそれぞれの被加工面１ａに保護マスクを形成する場合、その保護マスクを形成する工程が、リソグラフィ法（又はスクリーン印刷法）による枚葉処理となる。これにより、複数の基板１に対する処理の効率が悪く、量産性が低下する。
【００３４】
それに対して、実施の形態１では、耐ブラストマスク２に複数の開口５が予め形成されているので、耐ブラストマスク２に開口を毎回形成する必要がない。これにより、複数の基板１に対する処理の効率を向上でき、量産性を高めることができる。
【００３５】
さらに、基板１の被加工面１ａに保護マスクを形成する場合、第２砥粒を基板１の被加工面１ａに噴射して保護マスクを除去するので、保護マスクを完全に除去することができない。また、太陽電池における基板として使用される結晶シリコンは、ブラストの保護マスクとして使用される感光性樹脂よりも脆弱であり、砥粒の粒径を調整しても、保護マスクを除去する工程において、基板の被加工面が微小クラックなどのダメージを受ける。
【００３６】
それに対して、実施の形態１では、基板１の被加工面１ａに保護マスクを形成しないので、保護マスクを除去する必要もない。また、図１（ａ）に示すように、耐ブラストマスク２が基板１の被加工面１ａ側に非接触の状態で配置されるので、耐ブラストマスク２自体が基板１にダメージを与える可能性が低い。
【００３７】
あるいは、仮に、それぞれストライプ状である複数の溝４を被加工面１ａに形成するために、開口５の形状を、基板１の一端から他端まで延長されたストライプ形状（ストライプ開口）とした場合を考える。この場合、開口５の長手方向の幅が非常に長いものとなり、ブラスト加工時に耐ブラストマスク２に振動が発生し、被加工面１ａに正常なブラスト加工形状を形成できない。
【００３８】
それに対して、実施の形態１では、矩形状の開口（短冊開口）５の長手方向に沿うように基板１を耐ブラストマスク２に対して相対的に移動させながら、砥粒を耐ブラストマスク２越しに被加工面１ａへ噴射する。これにより、ストライプ開口ではなく短冊開口を使用してもストライプ領域を加工できる。すなわち、開口５の長方形の長辺が基板１の外形寸法よりも短いにもかかわらず基板１の外形寸法の一端から他端まで延びた溝３を加工することができる。また、開口５が長手方向に複数配列されているので、溝３を確実に加工することができる。さらに、開口５が長手方向に交差する方向（例えば、短手方向）に複数配列されているので、複数の溝３を並行して加工することができる。すなわち、矩形開口の長手方向に対応する方向へストライプ状にそれぞれ延びているとともに互いに並んだ複数の溝３を被加工面１ａに形成する。これにより、複数の溝３を形成する際の処理の効率を向上でき、量産性を高めることができる。
【００３９】
あるいは、仮に、ブラスト加工後の図１（ｃ）に示す工程でエッチング処理を行わない場合を考える。この場合、基板１内の被加工面１ａ近傍にブラスト加工による微小クラックなどのダメージが残存している。このような基板１を光起電力装置に適用すると、光起電力装置の特性（例えば発電特性）が劣化する。
【００４０】
それに対して、実施の形態１では、ブラスト加工後の図１（ｃ）に示す工程で、ブラスト工程を経た基板１の被加工面１ａにエッチング処理を施す。このため、ブラスト加工により基板の被加工面に生じた微小クラック等のダメージ（損傷）を除去することができ、良好な光起電力装置の特性（例えば発電特性）を得ることができる。
【００４１】
また、実施の形態１では、図１（ｃ）に示す工程で、ブラスト加工時に基板１内の被加工面１ａ近傍に発生する微小クラックなどの損傷を除去することができるとともに、基板１の被加工面１ａに複数の溝８をテクスチャ（微細凹凸）として形成することができるので、損傷を除去する処理とテクスチャ（微細凹凸）を形成する処理とを別々の工程で行う場合に比べて、被加工面１ａにテクスチャ（微細凹凸）を形成する処理を全体として簡略化できる。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる基板の粗面化方法について図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法を説明するための工程断面図である。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００４３】
図６（ａ）に示す工程では、基板１１ｉに対してダメージ除去を実施した後、基板１１ｉの被加工面１１ｉａに不純物拡散領域（第１の不純物拡散領域）２１ｉを形成する。このとき、基板１１ｉの裏面１１ｉｂにも不純物拡散領域２２が形成される。基板１１ｉとして、例えば、ボロン拡散されたＰ型基板を使用する。このため、不純物拡散領域２１ｉ、２２としてリンを拡散したＮ型層とし、ＰＮ接合を形成する。この工程で不純物拡散領域２１ｉを形成する目的は、後に集電電極を形成する際に接触抵抗を低減して性能を向上するためであり、光起電力装置として最低限の機能を果たすために不純物拡散領域２１ｉ、２２は必須ではない。
【００４４】
図６（ｂ）に示す工程（形成工程）では、被加工面１１ｉａに、不純物拡散領域２１ｉを覆う耐エッチング膜１３ｉを形成する。このとき、不純物拡散領域２２を覆う耐エッチング膜２３も形成される。耐エッチング膜１３ｉ、２３は、耐エッチング性を有する膜であり、例えば、熱酸化によって成膜された膜厚５０ｎｍの酸化膜（以下、「ＳｉＯ２膜」と称す）である。なお、ここではＳｉＯ２膜を用いたが、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）、酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）、アモルファスシリコン膜（а−Ｓｉ）、ダイアモンドライクカーボン膜等を用いても良い。また、ここでは熱酸化を使用しているため、基板１１ｉの被加工面１１ｉａだけでなく裏面１１ｉｂと端面にも成膜されているが、被加工面１１ｉａ以外には成膜されていなくても構わない。
【００４５】
図６（ｃ）に示す工程では、まず（配置工程）、複数の開口１５が配列された耐ブラストマスク１２を基板１１ｉの被加工面１１ｉａ側に配置する。耐ブラストマスク１２として、例えば、短手方向の開口幅１．９ｍｍ、短手方向の開口ピッチ２．２ｍｍ、長手方向の開口幅３ｍｍ、長手方向の開口ピッチ３．３ｍｍのものを準備する。ここで開口ピッチ２．２ｍｍは後の工程で形成する集電電極１８のピッチと同一としている。
【００４６】
次に（ブラスト工程）、基板１１を耐ブラストマスク１２に対して相対的に移動させながら、砥粒１６を耐ブラストマスク１２越しに被加工面１１ａへ噴射するブラスト加工を行う。例えば、耐ブラストマスク１２を介して、基板１１を移動させながらブラスト加工を行う。このブラスト加工により、例えば、ピッチ２．２ｍｍ、幅１．９ｍｍの複数の帯状パターンを有する被加工領域ＦＲ１０を形成する。被加工領域ＦＲ１０内では耐エッチング膜１３に微小開口１４が複数個所形成されるよう、ブラスト加工条件を設定する。
【００４７】
図６（ｃ）では、耐エッチング膜１３のみにブラスト加工が施されている表記となっているのに対し、実際に直下の不純物拡散領域２１にまでブラスト加工が及ぶことがあるが、後述のようにブラスト加工の後にエッチング処理を施すので問題とならない。
【００４８】
図６（ｄ）に示す工程（第２のエッチング工程）では、被加工領域ＦＲ１０内に複数の微小開口１４が形成された耐エッチング膜１３をマスクとして基板１１の被加工面１１ａにエッチング処理を施す。これにより、例えば、被加工面１１ａに、平坦部１１ａ１が残るように複数のテクスチャ窪み（複数の凹部）１１ｃを形成する。この際、平坦部１１ａ１の不純物拡散領域２１が残るように被加工領域ＦＲ１０内の不純物拡散領域２１が部分的に除去される。エッチングは、例えば、８０℃に加温した１％水酸化ナトリウム水溶液を用い１０分間実施する。アルカリによるエッチングを実施すると、例えば、逆ピラミッド状のテクスチャ窪み１１ｃが形成される。なお、エッチング液の濃度およびエッチング温度はエッチング速度、エッチング形状を鑑み適切なものに変更可能である。
【００４９】
図６（ｅ）に示す工程（除去工程）では、被加工面１１ａから耐エッチング膜１３を除去する。これにより、被加工面１１ａのテクスチャ窪み１１ｃを表出させる。耐エッチング膜１３の除去には、例えば、フッ酸水溶液を使用する。これにより、例えば、ピッチ２．２ｍｍ、幅０．３ｍｍの平坦部１１ａ１が露出される。平坦部１１ａ１には不純物拡散領域２１が残存している。
【００５０】
図６（ｆ）に示す工程では、被加工面１１ａにおける複数のテクスチャ窪み１１ｃの形成されていない平坦部１１ａ１に不純物拡散領域２１を残すように、不純物拡散領域（第２の不純物拡散領域）１７を形成する。不純物拡散領域１７のリン濃度（不純物濃度）は、不純物拡散領域２１のリン濃度よりも低い濃度に設定する。これにより、平坦部１１ａ１のリン濃度が不純物拡散領域２１による高い濃度に維持されながら、テクスチャ窪み１１ｃのリン濃度は不純物拡散領域１７による低い濃度になる。このように、受光部となるべきテクスチャ窪み１１ｃのリン濃度が低いので、光生成された電子正孔対の寿命を延ばすことができ、発電特性を向上させることができる。その後、図示しないが受光面（テクスチャ窪み１１ｃの表面）全面に反射防止膜としてプラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を形成する。
【００５１】
図６（ｇ）に示す工程では、平坦部１１ａ１に、銀含有ペーストをスクリーン印刷して集電電極１８を形成する。平坦部１１ａ１には高濃度の不純物拡散領域２１が配されているため、集電電極１８との接触抵抗を容易に低減できる。また、基板１１の裏面１１ｂ側に、アルミニウム含有ペーストをスクリーン印刷して裏面電極１９を形成する。その後、基板１１を大気中で７６０℃に加熱して、集電電極１８（銀含有ペースト）と裏面電極１９（アルミニウム含有ペースト）とを焼成する。これにより、光起電力装置が作製される。
【００５２】
上記工程を経て作製した光起電力装置の性能評価した結果に関して述べる。粗面化を実施した時点での反射特性を分光光度計で評価した。そのうち波長６２８ｎｍにおける反射率を図７の表３に示す。単結晶シリコンの基板をアルカリ水溶液でテクスチャ（微細凹凸）を形成した場合の比較例では反射率が３０％であるのに対して、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法を施した基板１１では反射率が１１％にまで抑制できており、良好な反射率抑制効果を発揮していることがわかった。
【００５３】
次に、作製した１５６ｍｍ□の光起電力装置の発電特性を評価した結果を図８の表４に示す。実施の形態２にかかる基板の粗面化方法を施した基板１１を適用した光起電力装置では、比較例に比べて、表面反射損失の抑制と、集電電極の接触良化が奏功して、短絡電流密度、曲線因子が大幅に増大し、変換効率の向上に寄与することがわかった。さらに受光面の不純物拡散濃度が低いため、開放電圧の向上が確認された。
【００５４】
実施の形態２では、被加工面１１ａを覆う耐エッチング膜１３ｉへ向けて、砥粒１６を耐ブラストマスク１２越しに噴射して、耐エッチング膜１３に複数の微小開口１４を形成する。すなわち、主として耐エッチング膜１３にブラスト加工を施し、基板１１はほとんどブラスト加工が施されないので、基板１１の被加工面１１ａの受けるダメージが抑制されている。
【００５５】
そして、複数の微小開口１４が形成された耐エッチング膜１３をエッチングマスクとして被加工面１１ａにエッチング処理を施すことにより、微小開口（ブラスト開口）１４を起点とした逆ピラミッド状のテクスチャ窪み１１ｃを複数形成する。これにより、ブラスト加工により基板１１の被加工面１１ａに生じた微小クラック等のダメージ（損傷）を除去することができ、良好な光起電力装置の特性（例えば発電特性）を得ることができる。
【００５６】
さらに、被加工面１１ａにおける複数のテクスチャ窪み１１ｃの形成されていない平坦部１１ａ１に不純物拡散領域２１を残すように、不純物拡散領域２１より不純物濃度の低い不純物拡散領域１７を各テクスチャ窪み１１ｃに形成する。これにより、受光部となるべきテクスチャ窪み１１ｃの不純物濃度が低いので、光生成された電子正孔対の寿命を延ばすことができる。また、平坦部１１ａ１には高濃度の不純物拡散領域２１が配されているため、平坦部１１ａ１と集電電極１８との接触抵抗を容易に低減できる。したがって、実施の形態２にかかる基板の粗面化方法を施した基板１１を用いて光起電力装置を製造することにより、光起電力装置の発電特性を向上させることができる。
【００５７】
実施の形態３．
実施の形態３にかかる基板の粗面化方法について説明する。以下では、実施の形態１又は実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
【００５８】
まず、実施の形態３にかかる基板の粗面化方法を用いて製造される光起電力装置２００の上視図を図９に示す。光起電力装置２００は、その一主面２０１上に、複数の集電電極１８及び複数のバス電極２０２を有する。複数の集電電極１８は、互いに（例えば、平行に）並んでいるとともに、それぞれ各バス電極２０２に（例えば、直角に）交差している。複数のバス電極２０２は、互いに（例えば、平行に）並んでいるとともに、それぞれ各集電電極１８に（例えば、直角に）交差している。
【００５９】
各バス電極２０２は、集電電極１８により集電された電流をさらに集電して取り出す役割を果たす。集電電極１８は、例えば、幅１００μｍ、電極間ピッチ２ｍｍ、本数７６本である。バス電極２０２は、例えば、電極幅２ｍｍ、電極間ピッチ７６ｍｍ、本数２本である。
【００６０】
バス電極２０２は、集電電極１８により集電された電流をさらに集電する役割を果たすが、それ自身も基板１（又は１１）上に配されるため、バス電極２０２直下には平坦部１１ａ１に高濃度の不純物拡散領域２１が配置された方がバス電極２０２と不純物拡散領域２１との接触抵抗が低減できる。
【００６１】
次に、実施の形態３にかかる基板の粗面化方法に使用するマスクに関して、図１０を用いて説明する。図１０は、バス電極用耐ブラストマスク２０３及び耐ブラストマスク２（又は１２）が基板１（又は１１）の被加工面１ａ（又は１１ａ）側に配置された状態で基板１（又は１１）を被加工面１ａ（又は１１ａ）側から見た場合の図である。
【００６２】
図１（ｂ）に示す工程（又は図６（ｃ）に示す工程）では、ブラスト加工前に、バス電極用耐ブラストマスク（マスク部材）２０３（図１０参照）と基板１（又は１１ｉ）との間に耐ブラストマスク２（又は１２）が位置するように、バス電極用耐ブラストマスク（マスク部材）２０３が配置される。図１０に示すバス電極用耐ブラストマスク（マスク部材）２０３は、被加工面１ａ（又は１１ａ）上における複数のバス電極２０２が配されるべき領域のブラスト加工を抑制するように開口５の一部を遮蔽するためのマスクであり、光起電力装置２００における形成されるべき複数のバス電極２０２に対応した位置に配される。例えば、バス電極用耐ブラストマスク２０３は、開口５の長手方向と直交する位置関係に２本配置し、その間隔が７６ｍｍである。
【００６３】
そして、ブラスト工程では、砥粒６（又は１６）をバス電極用耐ブラストマスク２０３及び耐ブラストマスク２（又は１２）を介して被加工面１ａへ（又は被加工面１１ｉａ上の耐エッチング膜１３へ）噴射する。このとき、耐ブラストマスク２（又は１２）に対して基板１（又は１１）を相対的に移動させながらブラスト加工する際に、バス電極用耐ブラストマスク２０３は基板１（又は１１）に対して静止した状態でブラスト加工する。すなわち、ブラスト工程では、矩形状の開口５の長手方向に沿うように基板１（又は１１）を耐ブラストマスク２（又は１２）に対して相対的に移動させるとともに、基板１（又は１１）をバス電極用耐ブラストマスク２０３に対して相対的に静止させながら、砥粒６（又は１６）をバス電極用耐ブラストマスク２０３及び耐ブラストマスク２（又は１２）を介して被加工面１ａへ（又は被加工面１１ｉａ上の耐エッチング膜１３へ）噴射する。
【００６４】
これにより、基板１１の被加工面１ａ上（又は被加工面１１ｉａ上の耐エッチング膜１３）には、図１１に示すように、長手方向の一端から他端まで延長された被加工領域ＦＲ２０４と、それと例えば直交する未加工領域２０５とが７６ｍｍ間隔で２本形成される。
【００６５】
図１２にバス電極用耐ブラストマスク２０３の形状を示す。バス電極用耐ブラストマスク２０３は、例えば、砥粒噴射ノズル１０８（図３参照）側に稜線が配置された三角柱形状をなしており、その表面に樹脂がコーティングされている。三角柱形状とすることで砥粒６（又は１６）が噴射された際におけるバス電極用耐ブラストマスク２０３への直接の衝突を避けることができ、バス電極用耐ブラストマスク２０３への衝撃を低減できる。
【００６６】
以上のように、実施の形態３では、ブラスト加工前に、バス電極用耐ブラストマスク２０３と基板１（又は１１ｉ）との間に耐ブラストマスク２（又は１２）が位置するようにバス電極用耐ブラストマスク２０３が配置される。そして、ブラスト工程では、砥粒６（又は１６）をバス電極用耐ブラストマスク２０３及び耐ブラストマスク２（又は１２）を介して被加工面１ａへ（又は被加工面１１ｉａ上の耐エッチング膜１３へ）噴射する。これにより、被加工面１ａ（又は１１ａ）上における複数のバス電極２０２が配されるべき領域のブラスト加工を抑制することができるので、その領域を平坦部１１ａ１（図６（ｄ）参照）とすることができ、実施の形態２と同様にして、高濃度の不純物拡散領域２１（図６（ｄ）参照）が配された平坦部１１ａ１上に各バス電極２０２を形成することができる。この結果、作成される光起電力装置の開放電圧をさらに増加できるなど、光起電力装置の発電特性をさらに向上させることができる。
【００６７】
また、実施の形態３では、ブラスト工程において、矩形状の開口５の長手方向に沿うように基板１（又は１１）を耐ブラストマスク２（又は１２）に対して相対的に移動させるとともに、基板１（又は１１）をバス電極用耐ブラストマスク２０３に対して相対的に静止させながら、砥粒６（又は１６）をバス電極用耐ブラストマスク２０３及び耐ブラストマスク２（又は１２）を介して被加工面１ａへ（又は被加工面１１ｉａ上の耐エッチング膜１３へ）噴射する。これにより、被加工面１ａ（又は１１ａ）上における複数のバス電極２０２が配されるべき領域のブラスト加工を抑制しながら、複数の被加工領域ＦＲ２０４に対するブラスト加工（例えば、図１（ｂ）に示す溝３の形成、又は図６（ｃ）に示す微小開口１４の形成）を並行して行うことができる。
【００６８】
なお、バス電極用耐ブラストマスク２０３の形状は、図１２に示されたものに限定されない。例えば被加工面１ａ（又は１１ａ）上における複数のバス電極２０２が配されるべき領域のブラスト加工が遮蔽されれば良いため、バス電極用耐ブラストマスク２０３の形状は、例えば、板状、もしくは円柱状でもかまわない。
【００６９】
また、図１０では、バス電極用耐ブラストマスク２０３が、耐ブラストマスク２（又は１２）に対して砥粒噴射ノズル１０８（図３参照）側に配置された場合が例示されているが、配置の仕方はこの場合に限定されない。例えば被加工面１ａ（又は１１ａ）上における複数のバス電極２０２が配されるべき領域のブラスト加工が遮蔽されれば良いため、バス電極用耐ブラストマスク２０３は、基板１（又は１１）と耐ブラストマスク２（又は１２）との間に配置しても良い。この場合でも、被加工面１ａ（又は１１ａ）上における複数のバス電極２０２が配されるべき領域のブラスト加工を抑制することができるので、その領域を平坦部１１ａ１（図６（ｄ）参照）とすることができ、第２の実施形態と同様にして、高濃度の不純物拡散領域２１（図６（ｄ）参照）が配された平坦部１１ａ１上に各バス電極２０２を形成することができる。
【００７０】
また、ブラスト工程において、矩形状の開口５の長手方向に沿うように基板１（又は１１）を耐ブラストマスク２（又は１２）に対して相対的に移動させるとともに、基板１（又は１１）をバス電極用耐ブラストマスク２０３に対して相対的に静止させながら、砥粒６（又は１６）をバス電極用耐ブラストマスク２０３及び耐ブラストマスク２（又は１２）を介して被加工面１ａへ（又は被加工面１１ａ上の耐エッチング膜１３へ）噴射することで、被加工面１ａ（又は１１ａ）上における複数のバス電極２０２が配されるべき領域のブラスト加工を抑制しながら、複数の被加工領域ＦＲ２０４に対するブラスト加工（例えば、図１（ｂ）に示す溝３の形成、又は図６（ｃ）に示す微小開口１４の形成）を並行して行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明にかかる基板の粗面化方法は、基板のテクスチャ加工に有用である。
【符号の説明】
【００７２】
１、１１ｉ、１１  基板
２、１２  耐ブラストマスク
３  溝
４  溝
５ａ  短手方向の開口ピッチ
５ｂ  短手方向の開口幅
５ｃ  長手方向の開口ピッチ
５ｄ  長手方向の開口幅
６、１６、１１１  砥粒
７  基板の進行方向
８  溝
１１ａ１  平坦部
１１ｃ  テクスチャ窪み
１３ｉ、１３  耐エッチング膜
１４  微小開口
１７、２１ｉ、２１、２２  不純物拡散領域
１８  集電電極
１９  裏面電極
１０８  砥粒噴射ノズル
１０９  圧縮空気ボンベ
１１０  砥粒タンク
ＦＲ、ＦＲ１０、ＦＲ２０４  被加工領域
２００  光起電力装置
２０１  一主面
２０２  バス電極
２０３  バス電極用耐ブラストマスク
２０５  未加工領域
【図１】
2011145479.tif 000003
【図２】
2011145479.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011145479.tif 000007
【図６】
2011145479.tif 000008
【図７】
2011145479.tif 000009
【図８】
2011145479.tif 000010
【図９】
2011145479.tif 000011
【図１０】
2011145479.tif 000012
【図１１】
2011145479.tif 000013
【図１２】
2011145479.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月26日(2012.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の矩形開口が予め形成されているマスク板を基板の被加工面側に配置する配置工程と、
砥粒を前記マスク板越しに前記被加工面へ噴射するブラスト工程と、
を含み、
前記配置工程では、前記矩形開口の一部を遮蔽するマスク部材と、前記基板との間に前記マスク板が位置するように、前記マスク部材をさらに配置し、
前記ブラスト工程では、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面へ噴射し、
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に沿うように前記基板を前記マスク板に対して相対的に移動させるとともに、前記基板を前記マスク部材に対して相対的に静止させながら、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面へ噴射する
ことを特徴とする基板の粗面化方法。
【請求項２】
複数の矩形開口が予め形成されているマスク板を基板の被加工面側に配置する配置工程と、
砥粒を前記マスク板越しに前記被加工面へ噴射するブラスト工程と、
を含み、
前記配置工程では、前記マスク板と前記基板との間に、前記矩形開口の一部を遮蔽するマスク部材をさらに配置し、
前記ブラスト工程では、前記砥粒を前記マスク板及び前記マスク部材を介して前記被加工面へ噴射し、
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に沿うように前記基板を前記マスク板に対して相対的に移動させるとともに、前記基板を前記マスク部材に対して相対的に静止させながら、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面へ噴射する
ことを特徴とする基板の粗面化方法。
【請求項３】
複数の矩形開口が予め形成されているマスク板を基板の被加工面側に配置する配置工程と、
砥粒を前記マスク板越しに前記被加工面へ噴射するブラスト工程と、
を含み、
少なくとも前記ブラスト工程の前に、前記被加工面に耐エッチング膜を形成する形成工程をさらに含み、
前記ブラスト工程では、前記複数の矩形開口に対応した複数の開口を前記耐エッチング膜に形成し、
前記マスク板では、前記複数の矩形開口が、少なくとも前記矩形開口の長手方向と交差する方向に配列されており、
前記ブラスト工程では、前記耐エッチング膜における、前記矩形開口の長手方向に対応する方向へストライプ状にそれぞれ延びているとともに互いに並んだ複数の被加工領域のそれぞれに、前記複数の開口を形成し、
前記配置工程では、前記矩形開口の一部を遮蔽するマスク部材と、前記基板との間に前記マスク板が位置するように、前記マスク部材をさらに配置し、
前記ブラスト工程では、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面上の前記耐エッチング膜へ噴射し、
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に沿うように前記基板を前記マスク板に対して相対的に移動させるとともに、前記基板を前記マスク部材に対して相対的に静止させながら、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面上の前記耐エッチング膜へ噴射する
ことを特徴とする基板の粗面化方法。
【請求項４】
複数の矩形開口が予め形成されているマスク板を基板の被加工面側に配置する配置工程と、
砥粒を前記マスク板越しに前記被加工面へ噴射するブラスト工程と、
を含み、
少なくとも前記ブラスト工程の前に、前記被加工面に耐エッチング膜を形成する形成工程をさらに含み、
前記ブラスト工程では、前記複数の矩形開口に対応した複数の開口を前記耐エッチング膜に形成し、
前記マスク板では、前記複数の矩形開口が、少なくとも前記矩形開口の長手方向と交差する方向に配列されており、
前記ブラスト工程では、前記耐エッチング膜における、前記矩形開口の長手方向に対応する方向へストライプ状にそれぞれ延びているとともに互いに並んだ複数の被加工領域のそれぞれに、前記複数の開口を形成し、
前記配置工程では、前記マスク板と前記基板との間に、前記矩形開口の一部を遮蔽するマスク部材をさらに配置し、
前記ブラスト工程では、前記砥粒を前記マスク板及び前記マスク部材を介して前記被加工面上の前記耐エッチング膜へ噴射し、
前記ブラスト工程では、前記矩形開口の長手方向に沿うように前記基板を前記マスク板に対して相対的に移動させるとともに、前記基板を前記マスク部材に対して相対的に静止させながら、前記砥粒を前記マスク部材及び前記マスク板を介して前記被加工面上の前記耐エッチング膜へ噴射する
ことを特徴とする基板の粗面化方法。
【国際調査報告】
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2011145479.tif 000016
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